真空辅助压浆技术及其在桥梁工程中的应用

于　洋

摘要真空辅助压浆能有效地提高孔道灌浆的饱满度和密实性。介绍真空辅助压浆技术的基本原理、压浆设备和参鼓、工艺流程以及注意事项，阐述了真空辅助压浆在桥梁工程中的应用，并提出了今后的研究重点。

关键词真空辅助压浆；饱满度；密实性；桥梁工程

1引言

预应力筋和混凝土之间的共同工作以及预应力筋的防腐蚀是通过在预埋孔道中灌满水泥浆来实现的。众所周知，传统的做法是采用压浆法来灌浆，即在0.5～1.0MPa的压力下，将水灰比为0.4～0.45的稀水泥浆压入孔道。在后张预应力混凝土结构中，预应力筋的腐蚀大部分是由于施工工艺和浆体混合料配制不好造成的。传统压力灌浆中，浆体本身和施工工艺带有一定的局限性，主要表现为：灌入的浆体中常会含有气泡，当混合料硬化后，存集气泡会变为孔隙，成为自由水的聚集地。这些水可能含有有害成分，易造成预应力筋及构件的腐蚀；在北方严寒的地区，由于温度低，这些水会结成冰，可能会胀裂管道、形成裂缝，造成严重的后果。针对传统压浆存在的不足，VSL公司晟新推出了真空辅助压浆技术，它提高了预应力孔道灌浆的饱满度与密实性，大大提高了结构的耐久性。目前，该项技术已被应用于结构工程、桥粱工程及隧道工程等工程领域。

2真空辅助压浆原理

在压浆之前，首先采用真空泵抽吸预应力孔道中的空气，使孔道内的真空度达到80％以上，然后在孔道的另一端再用压浆机以大于0.7Mpa的正压力将水泥浆压人预应力孔道。由于孔道内只有极少的空气，很难形成气泡；同时，由于孔道与压浆机之间的正负压力差，大大提高了孔道压浆的饱满度。在水泥浆中，减小了水灰比，添加了专用的添加剂，提高了水泥浆的流动度，减小了水泥浆的收缩。孔道在真空状态下，减少了由于孔道高低弯曲而使浆体自身形成的压头差，便于浆体充盈整个孔道，尤其对于一些异形关键部份，更是如此。

3真空辅助压浆施工

3.1压浆设备

除了传统的压浆施工设备外，真空辅助压浆还需要以下设备：

3.1.1真空泵、压力表和控制盘。真空泵能提供不小于90％真空度的抽真空能力。在真空泵前应配备空气滤清器，防止抽出的浆体直接进入真空泵而造成真空泵的损坏。

3.1.2压力瓶，可作为防护屏障防止稀浆混合料进人真空泵而损坏真空泵。

3.1.3干净的加筋泌水管，能够承受较大的负压。

3.1.4气密阀及气密锚帽。

压浆泵可连续操作，对于纵向预应力管道，能以0.7Mpa的恒压作业；对于竖向预应力管道，能以0.4Mpa的恒压作业。压浆泵应是活塞式的或排液式的，泵及其吸入循环是完全密封的，以避免气泡进人水泥浆内，且装有一个喷嘴，该喷嘴关闭时，导管中无压力损失。压力表在第一次使用前及此后监理工程师认为需要时应加以校正。

3.2压浆参数

水泥浆的设计是真空辅助压浆的关键，合适的水泥浆必须满足：和易性好，硬化后孔隙率低，渗水性小，有一定的膨胀性，确保孔道饱满、密实，抗压强度高，有效的牯结强度和耐久性。一般情况下，水泥浆的技术条件应符合下列规定：

3.2.1浆体水灰比为0.30～0.35。一般宜控制在0.33。

3.2.2浆体泌水率最大不得超过3％，拌和3小时后，其泌水率小于2％，泌水在24h内重新被浆体吸收。

3.2.3浆体流动度控制在14～18S，拌制30分钟后控制在50s内。

3.2.4通过试验，浆体内可掺入适量膨胀剂，但其膨胀率小于5‰。

3.2.5初凝时间不小于3b。

3.2.6浆体搅拌及压浆时浆体温度小于32℃。

3.3压浆工艺流程

3.3.1在水泥浆出口及入口处接上密封阀门，将真空泵连接在非压浆端上，压浆泵连接在压浆端上，以串联的方式将负压容器、三向阀门和锚具盖帽连接起来，其中锚具盖帽和阀门之间用一段透明的喉管连接。

3.3.2在压浆前关闭所有排气阀门(连接至真空泵的除外)并启动真空泵十分钟湿示出真空负压力的生产，应能达到负压力0.1Mpa。如未能满足此数据则表示波纹管未能完全封闭，需在继续压浆前进行检查及更正工作。

3.3.3在保持真空泵运作的同时，开始往压浆端的水泥浆人口压浆，注意在压浆过程中真空压力将会下降(约0.03 Mpa)。从透明的喉管中观察水泥浆是否已填满波纹管，直至水泥浆达到安装在负压容器上方的三相阀门。

3.4压浆要求及注意事项

3.4.1同一孔道压浆应一次完成，不得中途停压，因故中途停压不能连续一次压满时，应立即用压力水冲干净，研究处理后再压浆。

3.4.2互相串通的孔道应同时压浆。

3.4.3制作试件的水泥浆应由出浆口提取。

3.4.4水泥浆在拌浆机中的温度不宜超过25℃，夏季施工采取降温措施(降水温及掺减水剂等)。同时尽量安排在早晚压浆。

4真空辅助压浆在桥梁工程中的应用

在公路桥梁建设中，后张预应力压浆不密实的问题在2001年已被交通部列为公路桥梁建设的十大顽疾之一。由于真空辅助压浆能够较好的解决孔道压浆的密实性问题，因此该工艺也引起了广大桥梁工作者的极大兴趣并在桥梁施工中被逐渐推广。2006年8月，在永咸高速公路施工中完成的《预应力混凝土桥梁采用真空辅助压浆技术的研究》顺利通过了由陕西省交通厅组织的鉴定，与会专家一致认为该项目在系统地对桥梁真空辅助压浆技术的工艺、材料进行了研究和总结，成果达到国内领先水平。迄今为止，真空辅助压浆技术已成功地应用于东海大桥、东营黄河大桥、南京三桥等国内的多座桥粱工程，并取得了比较理想的效果。

凭借自身的众多优点，真空辅助压浆取代传统压浆应该是一种趋势。但是直到今天，对于真空辅助压浆在桥梁工程中的质量控制和社会效益仍然没有一个定论，许多施工单位还不太愿意使用真空辅助压浆。其主要原因是：第一，需要引进一套用于真空压浆的专业设备，施工成本加大；第二，工艺质量难于控制，工人的操作误差以及管道的密封问题都制约了真空压浆的效果；第三。缺乏行业规范。具体操作复杂多样，工地之间工艺不一致。施工麻烦；第四，压浆质量不易验证，质量控制的积极意识欠缺。因此，真空辅助压浆在浆体设计和施工工艺上还需要我们进一步的改善。

5结论

总之，真空辅助压浆技术，是确保预应力后张法高质量灌浆的一种强有力手段，解决了压浆的质量问题，克服了传统压浆工艺的不足，从根本上解决了压浆的缺蹈，提高了孔道压浆的饱满度与密实性，确保了预应力筋的防腐，大大提高了结构的耐久性，延长了桥梁的使用寿命。但是，该项技术在我国并未得到广泛应用，技术也尚未成熟，今后应加大以下方面的研究：

5.1加强对施工专用设备的研究开发。压浆机和抽真空机是真空辅助压浆的主要设备，必须具备体积小、重量轻、操作方便、成本低的特点。

5.2加强对水泥浆配合比的研究。水泥浆的设计是影响真空辅助压浆质量的决定性因素，其配合比与传统水泥浆必定有所不同。目前，工程界对专用于真空压浆的水泥浆配合比研究甚少。